Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочник по физике для инженеров и студентов" -> 106

Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. , Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов — М.: Оникс, 2006. — 1056 c.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка): spravochnikpofizike2006.djvu
Предыдущая << 1 .. 100 101 102 103 104 105 < 106 > 107 108 109 110 111 112 .. 307 >> Следующая


Этот эффект имеет большое значение для получения ультразвука.

Рис. IV.1.11
IV.1.9. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОД-КА И ЭЛЕКТР ПОЛЯ 389

9. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОДНИКА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1°. Энергия электростатического взаимодействия системы точечных зарядов qv q2, ..., qn равна

где ф, — потенциал в точке нахождения заряда Qi для электростатического поля, создаваемого всеми зарядами системы, за исключением заряда qr

Если заряды находятся в однородном изотропном диэлектрике, то

где є — относительная диэлектрическая проницаемость среды, rik — расстояние между зарядами qt и qk.

2°. Полная электрическая энергия We системы точечных зарядов Q1, q2, ---, qn, т. е. заряженных тел, расстояния между которыми во много раз больше линейных размеров этлх тел, отличается от Wb3 на величину, равную сумме собственных энергий заряженных тел (зарядов д;):

Собственной энергией заряженного проводника называют энергию взаимодействия зарядов, находящихся на этом проводнике. Энергия проводника, не подверженного действию внешнего поля, представляет собой собственную энергию этого проводника. Она равна

где С — электроемкость проводника, q и ф — его заряд и потенциал (при q = 0, ф = 0). Собственная энергия проводника, в отличие от WB3, не может быть отрицательной. Она равна нулю, если проводник не заряжен.

Tl

І = 1

(k*i)

п

I ~ 1

w = qv = 9f = C5Pf со6 2 2С 2

2~’
390

IV.1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Для любых двух проводников сумма их собственных энергий всегда больше (или в крайнем случае равна, если проводники не заряжены) их взаимной энергии:

WrCO6I+ ^CO62 >

3°. Полная электрическая энергия системы заряженных проводников

Tl

we=\'Z ад.

і = 1

где qt — заряд і-го проводника, а — потенциал проводника, обусловленный как полем всех остальных проводников, так и его собственным полем.

Энергия заряженного конденсатора w = ?Дф = = С Аф2

е 2 2С 2 ’

где q — заряд конденсатора, С — его электроемкость, Дф — разность потенциалов между обкладками.

4°. Энергия любой системы зарядов в вакууме или диэлектрике может быть представлена в форме

We = \ I Рф dF + \ I G(P dS’

V S

где р и а — объемная и поверхностная плотности свободных зарядов, ф — потенциал в элементе объема dV или на элементе поверхности dS для электростатического поля всех объемных и поверхностных зарядов, а интегрирование распространено на весь объем F, занятый свободными объемными зарядами, и на все заряженные поверхности S. Влияние диэлектрика на величину We сказывается в том, что при одном и том же распределении свободных зарядов значения ф в разных диэлектриках различны (в однородном изотропном диэлектрике ф в ? раз меньше, чем в вакууме).

Для поля в некоторой среде, не являющейся сегне-тоэлектриком, выражение для We может быть представлено также в форме:

We=I J D-EdF,

где DhE — соответственно электрическое смещение и напряженность в элементе объема dF для поля рассмат-
IV.1 9. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОД-КА И ЭЛЕКТР ПОЛЯ 391

риваемой системы зарядов, а интегрирование распространено на весь объем Ve пространства, занятого полем. Отсюда следует, что энергия We распределена по этому пространству, т. е. электрическое поле обладает энергией. Объемная плотность энергии электрического поля, т. е. энергия единицы объема поля, равна

Для изотропного диэлектрика имеем

В термодинамике энергия We электрического поля в диэлектрической среде представляет собой часть свободной энергии диэлектрика, связанную с существованием в нем поля. Соответственно, We — объемная плотность «электрической части» свободной энергии диэлектрика.

5°. В макроскопической теории электричества постулируется, что We представляет собой объемную плотность свободной энергии электрического поля в диэлектрике, т. е. является мерой работы, связанной с обратимым изотермическим изменением поля в единице объема диэлектрика.

В диэлектрике с неполярными молекулами, часть энергии, затрачиваемой на создание поля, расходуется на поляризацию диэлектрика (на «растяжение» упругих диполей). Объемная плотность энергии поляризованного диэлектрика:

Разность между We и Wangn представляет собой объемную плотность энергии электрического поля такой же напряженности, созданного в вакууме. Ее часто называют объемной плотностью собственно электрической энергии поля в диэлектрике:

we

DE _ eeO^2 _ D2

2 2 2ее0

W,

диэл

eO E1

,2

We-W4

диэл 2
392

IV.2. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТР ТОК В МЕТАЛЛАХ

Гл а в а 2

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1°. Электрическим током называют всякое упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.

2°. Упорядоченное движение свободных зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля, называют током проводимости.

Упорядоченное движение электрических зарядов может быть осуществлено путем перемещения в пространстве заряженного тела (проводника или диэлектрика). Такой электрический ток называют конвекционным (например, ток, связанный с движением по орбите Земли, обладающей избыточным отрицательным зарядом). .
Предыдущая << 1 .. 100 101 102 103 104 105 < 106 > 107 108 109 110 111 112 .. 307 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed